宋朝科學(xué)家沈括是怎么研究聲學(xué)共振的？ _生活百科

想知道宋朝科學(xué)家沈括是怎么研究聲學(xué)共振的嗎?其實我國古代很早就對共振現(xiàn)象有記述，接下來趣歷史小編為大家?guī)硐嚓P(guān)內(nèi)容，感興趣的小伙伴快來看看吧。
公元前3世紀—4世紀的《莊子》一書就記載了調(diào)瑟時發(fā)生的共振現(xiàn)象。這種基音與泛音共振現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)比西方早得多。
《墨子·備穴篇》還記述了共振現(xiàn)象的具體應(yīng)用：在城墻根下每隔幾米，挖一個坑，坑內(nèi)埋置容量為70升—80升的陶甕，甕口蒙上皮革。若有敵人挖地道攻城，可以根據(jù)各陶甕聲響情況，確定敵人挖掘的位置和方向。
沈括在《夢溪筆談》中精心設(shè)計了一個聲學(xué)共振實驗。
沈括深通樂理懂音樂，曾經(jīng)還寫過幾十首軍歌，更難能可貴的是，他還善于舉一反三，能夠融會貫通，通過音樂現(xiàn)象和原理啟發(fā)科學(xué)研究。
有一天，沈括和朋友們聚在一起喝茶聊天。

一位朋友面露神秘得跟大家說：“最近我家里發(fā)生了一件怪事，是這樣的，我家有一張琵琶，一直放在一間空屋里沒人管他。奇怪的是，有一次，我用少數(shù)民族的管樂器演奏燕樂“雙調(diào)”的時候，在無人動琵琶或其他樂器的情況下，屋子里的琵琶弦自己發(fā)出聲音應(yīng)和了，但是要是演奏其他曲調(diào)就不會有這個現(xiàn)象。我試了好幾次，都是如此，這是不是有什么靈異事件或者我那件空屋子有神秘的妖魔鬼怪啊?”
眾人聽罷紛紛議論起來，討論此人屋子里是否有邪氣或者其他問題。
這人越發(fā)緊張，擔(dān)心家里是不是遭遇了什么邪事。
沈括在旁邊一直微笑不語，有個人對沈括說：你博聞強識，見多識廣，你來說說怎么回事唄?”沈括聽罷面露從容，他勸這位朋友：“其實這沒什么大驚小怪的，只是極為普通的常理而已。因為不同樂器在二十八調(diào)中只要有聲音相同，就可能發(fā)生應(yīng)和的聲音。你所說的琵琶自己會跟著燕樂“雙調(diào)”發(fā)聲就是這種現(xiàn)象，這是個非常普通的道理，跟所謂的神靈或妖魔鬼怪沒任何關(guān)系，別自己嚇唬自己了。”
其實沈括說的常理，其實就是弦的共振現(xiàn)象。他接著給這位朋友解釋說：弦的共振現(xiàn)象，是聲學(xué)最妙處，因為很多人不知道這個常識，以致于至今也不能奏出最和諧的天籟來，遺憾!”這位朋友聽了，大舒一口氣，眾人也信服了。
沈括的這番議論，并非信口開河。
【宋朝科學(xué)家沈括是怎么研究聲學(xué)共振的？】在這個問題上，他曾做了一個有趣的實驗：在同一七弦琴上，有宮、商、角、徵、羽、少宮、少商七條弦，少宮、少商各比宮、商高音階八度音。
他放一個剪好的小紙人放在少宮或少商弦上，當(dāng)撥動宮弦或商弦時，在少宮、少商弦上的紙人就跳動了起來，但是撥動其它音調(diào)不同的弦時，紙人卻一動不動。

沈括又在不同的琴上進行實驗，他把將紙人放置在另一個樂器上，當(dāng)兩者的發(fā)聲頻率出現(xiàn)相同時，彈動琴弦時，放在另一樂器相應(yīng)聲調(diào)位置上的紙人，便跳舞般地擺動著。
通過這個實驗，沈括充分證明了一個道理：當(dāng)一個發(fā)聲體發(fā)生振動時，與之頻率相同的發(fā)聲體也會隨之振動。沈括稱這種現(xiàn)象為“應(yīng)聲”，現(xiàn)代物理學(xué)叫“共振” 。
在西方，共振現(xiàn)象是由伽利略在17世紀首先描述的，沈括比他早了五六百年，雖然伽利略在對共振的分析更深入，但沈括在那么早的時代就對對聲學(xué)現(xiàn)象作出研究，已經(jīng)非常難得了。

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宋朝科學(xué)家沈括是怎么研究聲學(xué)共振的？

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